Розрахунок теплообміну в топочній камері котла

Метою розрахунку теплообміну в топці являється визначення температури продуктів згорання на виході із топки.

В топці проходять два основних процеси – горіння палива, а також важкий теплообмін між продуктами згорання та поверхнями нагріву. В теплообміні переважає радіаційна складова, а конвективній належить незначна частина.

3.1 Геометрична характеристика топки

Площа стін та об’єм топки визначається за допомогою креслення котла.

Загальна площа стін визначається за формулою, м²:

де фронтальна стінка визначається за формулою:

Задня стінка визначається за формулою:

Бокова стінка визначається за формулою:

− висота фронтальної стінки топки;

– висота задньої стінки топки;

– висота бокової стінки топки;

– ширина фронтальної за задньої стінок топки;

– ширина бокової стінки топки.

Загальна площа стін топки складе:

Об’єм топки визначається за форулою:

Поверхонь нагріву настінних екранів визначається за формулою:

де − площа стін топки, яка занята екраном,

– ступінь екранування топки. [2];

де фронтальна стінка, що зайнята екраном, визначається за формулою:

Задня стінка, що зайнята екраном, визначається за формулою:

Бокова стінка, що зайнята екраном, визначається за формулою:

− відстань між осями крайніх труб даного екрану;

− освітлена довжина екранних труб.

Ефективна товщина випромінюючого шару пламені, м :

Рисунок 3.1 Розміщення трубок екрану в топці

3.2 Розрахунок теплообміну в топці:

Корисне теплове виділення в топці,кДж/м³:

де Q_п – тепло, яке вводиться в топку з повітрям,кДж/м³:

По таблиці 2.3 визначимо ентальпію повітря,що подається при :

=1894,48 кДж/м³;

Та ентальпію присосів повітря при :

=371,3 кДж/м³;

=1,15 – коефіцієнт надлишку повітря на виході з топки;

=0,05 − величина присосів повітря [2].

Визначимо параметр М, що враховує розподіл температури в топці:

де Х_т – відносний рівень розташування пальників:

де − висота розташування пальника, задана конструктивним розміром.

− висота топки, задана конструктивним розміром.

Середній коефіцієнт теплової ефективності екранів:

де = 0,65 – коефіцієнт, який враховує забруднення;

Приймаємо приблизну температуру димових газів на виході з топки . По таблиці 2.4 визначимо ентальпію продуктів згорання на виході з топки:

кДж/м³.

Кількість тепла при адіабатному згоранні:

Температуру адіабатного згорання визначаємо по таблиці 2,4:

Середня сумарна теплоємність продуктів згорання на 1м³ визначається, кДж/(м³∙К):

Сумарний парціальний тиск 3-х атомних газів, МПа:

де =0,261 − сумарна об’ємна доля 3-х атомних газів, (табл. 2.1).

Коефіцієнт послаблення променів топочної середи, (1/м∙МПа):

− коефіцієнт послаблення променів 3-х атомними газами, 1/м∙МПа:

де = 0,179 – об’ємна доля водяної пари, (табл. 2.1);

− температура димових газів на виході з топки;

− сумарний парціальний тиск 3-х атомних газів .

Коефіцієнт послаблення променів сажистими частками, 1/м∙МПа:

Знайдемо коефіцієнт послаблення променів топочної середи:

Міра чорноти факела:

де – коефіцієнт, який враховує долю топкового об’єму, заповнену частиною факела, що світиться. ;

– міра чорноти, яку б мав факел при заповненні топки лише світним пламенем;

− міра чорноти, яку б мав факел при заповненні топки лише не світними 3-атомними газами.

Міра чорноти топки:

Кількість тепла, сприйнятого в топкі на 1 м³ палива, кДж/м³:

Визначаємо поверхонь стін топочної камери:

Визначимо дійсну температуру газів на виході із топки:

Приймаємо температуру на виході із топки = 1103,5 .

По табл. 2.4 визначимо ентальпію продуктів згорання на виході із топки:

кДж/м³.

Перераховуємо кількість тепла, сприйнятого в топці на 1 м³ палива, кДж/м³: